Structural modal parameter identification and damage diagnosis based on Hilbert-Huang transform

Traditional modal parameter identifi cation methods have many disadvantages,especially when used for processing nonlinear and non-stationary signals.In addition,they are usually not able to accurately identify the damping ratio and damage.In this study,methods based on the Hilbert-Huang transform(HHT) are investigated for structural modal parameter identifi cation and damage diagnosis.First,mirror extension and prediction via a radial basis function(RBF) neural network are used to restrain the troublesome end-effect issue in empirical mode decomposition(EMD),which is a crucial part of HHT.Then,the approaches based on HHT combined with other techniques,such as the random decrement technique(RDT),natural excitation technique(NExT) and stochastic subspace identifi cation(SSI),are proposed to identify modal parameters of structures.Furthermore,a damage diagnosis method based on the HHT is also proposed.Time-varying instantaneous frequency and instantaneous energy are used to identify the damage evolution of the structure.The relative amplitude of the Hilbert marginal spectrum is used to identify the damage location of the structure.Finally,acceleration records at gauge points from shaking table testing of a 12-story reinforced concrete frame model are taken to validate the proposed approaches.The results show that the proposed approaches based on HHT for modal parameter identifi cation and damage diagnosis are reliable and practical.     

软基真空预压加固的注气增效机制与数值分析

无砂垫层真空预压技术已成功应用于软土地基加固工程,但软土的低透水性致使其工期很长。为此提出联合间歇性注气以改进真空预压技术,提高其排水速率、缩短工期。建立联合注气的真空预压法有限元分析模型,通过注气位置与注气压力的改变,对比分析注气前后土体中渗流速度、排水速率、渗透比降等的变化规律。结果表明,注气能显著提高真空预压法的排水速率,增强真空预压法的加固效果;由于气体的轻质特性,在排水板下方注气更有利于排水效果;在不冲破土层的情况下,注气压力越大,促进加固的效果越好。联合注气能有效增强真空预压加固软土地基的排水效率,有着较好的工程应用前景。     

基于城市公共交通的长春市医院可达性分析

城市公共交通的可达性体现了公共交通系统的发展水平,该研究为制定城市公共交通规划、优化社会服务设施空间布局等城市发展问题提供了有利的科学支撑。借助ArcGis 软件,采用网络分析法,生成了长春市公共交通网络图;以最短可达时间和公共交通的服务频次作为评价指标,将非高峰和高峰时段作为时态的划分依据,探讨了长春市各居住小区和医院之间的可达性的时空分布特征。结果表明：长春市居住小区的平均可达时间等级整体水平较高,且非高峰时段优于高峰时段;居住小区的平均可达时间等级在空间上分异显著,呈现出不连续的圈层式分布;可达时间等级越高的居住小区,周边的公共交通服务频次等级越高,但两个等级间并不存在完全的一致性,且高峰时段的公交服务频次明显高于非高峰时段;各医院在非高峰时段的时间可达性较好,而在高峰时段有了较为显著的下降,不同等级医院的平均可达时间各不相同,但其差异并不显著。在上述分析的基础上,进而探讨了长春市公共交通存在的问题及原因,并提出了优化建议。     

中天山天湖东铁钼矿含矿片麻状花岗岩年代学、地球化学和锆石Hf同位素-对于中天山早古生代构造演化的启示

以中天山东段的天湖东铁钼矿含矿花岗岩为例,在LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测定其为早古生代花岗岩（（445.3±4.6） Ma）基础上,通过岩相学、地球化学及锆石原位Hf同位素组成等多方面研究,探讨该岩体的成岩作用及其构造背景。天湖东含矿片麻状花岗岩的主要矿物为斜长石、石英、钾长石,并含少量黑云母和角闪石等。全岩地球化学分析结果表明,该片麻状花岗岩高硅、弱富铝、富钙、富钠而贫钾,ASI值为0.68~0.82,属于准铝质钙碱性花岗岩,总体上富集大离子亲石元素（LILE）Rb、Ba等和轻稀土元素La、Ce、Nd等,而亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Yb等,轻重稀土分异明显,轻稀土分异较为明显,而重稀土分异不明显,表现出典型岛弧岩浆岩的地球化学特征。锆石的ε_Hf(445 Ma)值为-6.31~-1.77,二阶段Hf模式年龄（T_DM2）为1.538~1.825 Ga,表明该花岗岩的源区主要为壳源物质。综合分析上述资料,认为天湖东铁钼矿片麻状花岗岩是由俯冲过程中地壳物质重熔的产物。结合前人的研究和本课题组的新近研究成果认为,在早古生代时,中天山为岩浆弧构造环境,形成一系列的钙碱性岩浆岩,而该岩浆弧的形成可能是受到介于吐哈陆块和塔里木板块之间的古天山大洋在早古生代时期向南俯冲而形成的。     

苏锡常地区地面沉降及其若干问题探讨

地面沉降是苏锡常地区当前面临的最大地质灾害问题。本区的地面沉降具有两个特点:一是在时空上与 地下水开采密切相关;二是其形成主要为含水砂层的压密和顶、底板粘性土层的固结。针对地面沉降的研究多从 其宏观力学特性、水土耦合和建模等方面着手,而对土体在沉降变形过程中的结构变化研究不多,因而对土体在沉 降变形过程中的可逆和不可逆、非线性变形、弱透水层变形等的机理,还存在许多模糊认识。对此文章提出了相关 建议,主要包括:1)应系统地研究苏锡常地区第四纪土体各土层的细观和微观结构,弄清地面沉降区土体结构的演 化规律及其与抽、灌地下水、土体物性指标等之间的关系,建立土体沉降类型与土体结构演化之间的关系;2)应对 第四纪土体中的弱透水层开展系统研究;3)应从土体结构的角度,深入研究土体在排水和回灌过程中的可逆和不 可逆变形。     

新疆西准噶尔晚古生代以来构造样式与变形序列研究

断裂构造的发育是不同地质历史、不同应力场条件下地壳应变的叠加。针对某一地域断裂构造的研究,理清其发育序次和不同阶段断裂系统对应的构造应力场,是了解区域大地构造性质演变的重要环节。新疆西准噶尔地区构造运动和岩浆活动非常强烈,是认识中亚构造域性质的重要研究基地,同时也为断裂构造和变形序次研究提供了很好的野外实验室。通过对研究区1500个构造面理产状数据的统计与分析,认为新疆西准噶尔地区主要发育以下几组构造面理：（1）290°走向;（2）10°~20°和80~90°走向;（3）40°~45°和320°~325°走向;（4）60°~70°和340°~350°走向。通过对野外构造现象、断裂之间的交切关系、断裂与相关地层及岩体的切割关系等的综合分析,结合遥感图像解译,确立了走滑断裂是西准噶尔地区晚古生代以来主要的构造样式,并建立了相应的变形序列：（1）大约在二叠纪晚期-三叠纪,由于准噶尔与中天山汇聚末期的区域性水平运动,受到北西-南东向的挤压应力作用,发育最早一期北西西向（290°左右）右旋走滑断裂;（2）侏罗纪-白垩纪,地层产状平缓,没有发现区域性构造变形证据;（3）古近纪,主要受制于太平洋构造域,受到北西-南东向挤压应力作用,发育北北东向（10°~20°）左旋与近东西向（80°~90°）右旋共轭走滑构造;（4）新近纪早期,受印度大陆和欧亚大陆碰撞的远程效应影响,应力场为近南北向,发育北东向（40°~45°）、北西向（320°~325°）走滑构造,新近纪晚期应力场发生了小角度顺时针旋转,构造形迹又转变为北东东向（60°~70°）和北北西向（340°~350°）。     

粤北中亚热带地区气候生态特征与经济建设发展

论述了广东北部中亚热带的划分界线和划分依据,并根据中亚热带的生态气候特征,提出了趋利避害、合理利用气候资源发展经济建设的建议。     

大别山黄土岭麻粒岩锆石和共生矿物的微量元素分析及其地质意义

对大别山黄土岭麻粒岩中的锆石进行了LA-ICPMS微区微量元素分析.结果表明,黄土岭麻粒岩中锆石的不同区域有不同的微量元素组成,麻粒岩相变质锆石的大多数微量元素含量明显低于岩浆锆石,表明麻粒岩相变质条件下形成的锆石具有较低的微量元素组成.锆石及其共生矿物的微量元素分析结果表明,该麻粒岩中变质锆石Eu负异常是变质锆石形成时长石稳定存在的结果.锆石与石榴子石之间微量元素分配特点表明,变质锆石与石榴子石之间到达了平衡.这些结果表明,该样品的变质锆石形成于麻粒岩相峰期变质阶段,这些变质锆石区域测定的年龄结果对应于麻粒岩相峰期变质作用时间.锆石和共生矿物的微量元素分析对锆石的成因及得到的年龄的解释具有重要的指示意义.锆石与石榴子石之间微量元素的分配特征,不但可以指示锆石与石榴子石之间是否达到平衡,而且可以通过石榴子石这一"桥梁",为锆石的U-Pb年龄提供合理的p-T条件限定.     

基于GRACE数据的格陵兰冰盖质量变化研究

基于GRACE得到的时变地球重力场数据反演了格陵兰冰盖2002～2011年期间的质量变化。结果表明:格陵兰冰盖2002～2011年的年消融总量为188±10km3/a,2002年以来冰盖整体的消融速率呈现出增加趋势;冰盖的消融区域主要集中在冰盖的东南部和西北部;自2008年以来,冰盖东南部的消融速率虽然有所放缓,但消融速率仍然维持在55±7km3/a;冰盖西北部的消融速率仍在增加,2008年以后达到了48±6km3/a。     

种子预处理对唐古特白刺出苗和幼苗生长的影响

 采用不同方法对唐古特白刺种子预处理,以不处理为对照,再行60 ℃浸种24 h后育苗,通过测定出苗动态和生长指标,探寻促进白刺种子出苗和幼苗生长的技术途径。结果表明,唐古特白刺种子出苗率变化动态均呈“S”型曲线,符合Logistic曲线方程,出苗质量随种子处理不同而异,出苗期为38～55 d,极限出苗率为30.2%～57.8%。沙搓和沙碾均可显著提高白刺种子出苗质量,为培育壮苗奠定良好基础,出苗率较对照分别提高15.6%和13.4%,出苗势分别提高60.1%和6.9%,出苗指数分别提高35.2%和13.2%,活力指数分别提高41.5%和23.3%。尤其沙搓种子出苗集中,较对照缩短5 d。而掐尖、20%醋酸和5%碱水浸泡均抑制发芽。将种子与沙子混合后手搓和棍碾压均可破坏白刺种子坚硬致密的内果皮结构,破除休眠,促进出苗和幼苗生长,但需注意的是沙碾操作不当会造成种子内部结构被破坏。